La nuova economia verde chiede batterie sempre più potenti ed economiche. Quanto spazio c'è per accumulatori diversi da quelli agli ioni di litio?

Una società spin-off del MIT sviluppa una batteria al metallo liquido. Ma il dominio degli ioni di litio è ancora molto grande.

Come scritto recentemente in Cina: investimenti statali nel settore delle batterie, il settore degli accumulatori è fondamentale nell'evoluzione della tecnologia in senso ecologico. Se saranno sorretti da batterie potenti, decolleranno le auto elettriche (vedi Batterie al litio: il problema futuro) e le microreti solari con accumulo (vedi Piccole reti crescono).

Il laboratorio di chimica del MIT Massachusetts Institute of Technology di Boston (USA) ha migliorato la vecchia tecnologia della batteria in metallo liquido, attualmente in fase di sviluppo nella società spin-off, Ambri. Lo certifica una ricerca pubblicata su Nature Energy il mese scorso. Si tratta di una batteria a spostamento di liquidi o una batteria metallica.

Il costo del materiale di costruzione è molto al di sotto dei costi dei materiali delle batterie al litio. Ma quanto spazio c'è per tecnologie alternative al litio? A quanto pare, assai poco.

Grazie all'aumento dei veicoli elettrici alimentati a batteria, le batterie agli ioni di litio sono attualmente più economiche che mai, il che le rende più attraenti per chiunque stia cercando di installare molta energia. Inoltre, l'attenzione del mondo scientifico su una singola tecnologia alimenta un ciclo di ricerca e sviluppo che continua a rendere le batterie agli ioni di litio sempre più veloci e affidabili mentre il prezzo continua a crollare.

Tutto ciò significa che, oggi, il percorso in cui devono operare le nuove tecnologie è più in salita che mai. L'anno scorso, la Aquion, un'azienda che produceva batterie di grandi dimensioni usando più che acqua salata, ha dichiarato fallimento (vedi articolo su Clean Technica). Una fine improvvisa e infausta per una batteria che sembrava pronta a sconvolgere il mercato.

Secondo i tecnici di Ambri, la batteria al litio ha alcuni punti deboli. È buona per i dispositivi portatili, dato il vantaggioso rapporto volume/potenza, è discutibile per il settore dei veicoli elettrici, ma a livello di accumulo per la rete elettrica (vedi Quanto costa il solare con batteria) non è adeguata.

Per prima cosa, gli ioni di litio si basano su un elettrolita infiammabile, il gel nella batteria attraversato dagli ioni. Quindi una batteria al litio troppo potente, scaldandosi, può andare in fiamme (vedi il Il Galaxy Note 7).

Ma le batterie a metallo liquido e la nuova batteria metallica del MIT funzionano a temperature ben oltre i 200°C senza alcun pericolo di combustione. Questo le rende inadatte da portare in tasca o sotto il cofano dell'auto, ma a una scala abbastanza grande, accanto a un parco eolico o solare, possono fare concorrenza economica al litio.

La batteria a metallo fuso è l'evoluzione di una tecnologia inventata circa 50 anni fa dalla Ford Motor Company, che utilizzava sali fusi per passare l'elettricità attraverso una sottile barriera in rete ceramica. Nel 2005, General Electric investì milioni di dollari e anni di ricerca cercando di portarla sul mercato, col nome di "Durathon", arrivando addirittura ad aprire un impianto di produzione negli USA nel 2011.

Ma nel 2015, dopo un decennio di ricerca e sviluppo, GE si arrese. Le batterie, originariamente sviluppate per le locomotive ferroviarie e installate in poche torri di celle e parchi eolici, erano troppo costose. Oggi, al posto della fragile maglia ceramica c'è un cesto di metallo. Questo cambiamento rende possibili altri utilizzi.

In definitiva, la cosa che rende il litio così difficile da rimpiazzare è la cosiddetta "curva di esperienza". La curva mostra come, nel tempo, in settori diversi, gli aumenti di scala portano a una diminuzione del prezzo affidabile, e in una certa misura prevedibile.

Funziona per pannelli solari e semiconduttori, per lenti a contatto e motocicli, e funziona sicuramente per batterie agli ioni di litio. In altre parole, ogni volta che raddoppia il volume della produzione, si riduce il costo di oltre il 15 percento.

Negli ultimi anni nessuno è stato in grado di avvicinarsi, economicamente e tecnicamente, agli ioni di litio. È semplicemente la tecnologia più robusta in circolazione. Il suo successo non dipende da ciò che accade nel settore elettrico, o nel settore delle telecomunicazioni o dei data center, ma si basa su tutte queste applicazioni, che non possono andar male contemporaneamente.

Grazie alla curva di esperienza, è più facile migliorare le prestazioni delle batterie al litio di quanto lo sarebbe per una qualunque nuova tecnologia. Le nuove startup di batterie devono essere competitive non sul prezzo di oggi delle batterie al litio, ma sul prezzo che avranno tra 5 anni, che potrebbe essere molto basso.